CN102149464A - 成型的非均相催化剂 - Google Patents

成型的非均相催化剂 Download PDF

Info

Publication number
CN102149464A
CN102149464A CN2009801354532A CN200980135453A CN102149464A CN 102149464 A CN102149464 A CN 102149464A CN 2009801354532 A CN2009801354532 A CN 2009801354532A CN 200980135453 A CN200980135453 A CN 200980135453A CN 102149464 A CN102149464 A CN 102149464A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst elements
unit
catalyst
metal
length
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2009801354532A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102149464B (zh
Inventor
D·J·伯德萨尔
M·巴波维克
M·P·U·卡尔森
S·A·弗兰切
M·尼杰梅兰德
W·M·森格楼
E·H·斯蒂提
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Matthey PLC
Original Assignee
Johnson Matthey PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Matthey PLC filed Critical Johnson Matthey PLC
Publication of CN102149464A publication Critical patent/CN102149464A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102149464B publication Critical patent/CN102149464B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/755—Nickel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201—Impregnation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/12—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C01B3/16—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/40—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts characterised by the catalyst
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1005—Arrangement or shape of catalyst
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

描述了催化剂单元，包括长度C和直径D的圆柱体，其中所述单元具有以五边形图案设置的沿纵向延伸通过其的五个孔，并具有沿该单元的长度延伸的五个沟槽，所述沟槽与所述五边形图案的相邻孔等距设置。该催化剂可以特别用于蒸汽重整反应器中。

Description

成型的非均相催化剂
技术领域
本发明涉及成型的非均相催化剂。
背景技术
非均相催化剂典型地作为颗粒床提供，液体和/或气体反应混合物通常在升高的温度和压力通过其。因此，非均相催化材料通常以成型形式提供以提供催化剂活性和通过量的平衡。通常，较小的催化剂颗粒具有较高的表面积以及因此具有较高的活性，但提供较低的通过量，因为通过该催化剂床的压降较高。为了与此抗衡，已经使用了各种催化剂设计，其可以具有一个或多个通孔以尝试提高几何表面积并使压降最小化。
WO2004/014549公开了用于气态反应的成型的非均相催化剂，包括圆柱形单元，其具有在约0.5∶1-1∶1范围内的直径与高度比，并具有多个通过其的非圆形横截面的成型孔。一些实施方案另外具有沿该圆柱体的外部长度延伸的2个、3个或4个V型沟槽或通道。
尽管沟槽和孔都可以提高理论几何表面积，但通常该颗粒的强度随着孔和沟槽数量的增大而降低。过去，尽管制备了4、7和10孔颗粒，但强度和几何表面积仍不能总是足以用于大多数所需的用途。申请人设计了克服与这些设计相关的问题的催化剂单元。
发明内容
因此，本发明提供了催化剂单元，包括具有长度C和直径D的圆柱体，其中所述单元具有以五边形图案设置的沿纵向延伸通过其的五个孔，并具有沿该单元的长度延伸的五个沟槽，所述沟槽与所述五边形图案的相邻孔等距设置。
本发明进一步提供了催化剂单元的制备方法，包括以下步骤：(i)将粉末载体材料，非必要地与造粒助剂一起加料到造粒模具中；(ii)压制该粉末以形成成型的单元，和然后(iii)非必要地加热该成型单元以形成催化剂单元，所述模具的形状使得该催化剂单元是圆柱体形状，具有长度C和直径D，其中所述单元具有以五边形图案设置的沿纵向延伸通过其的五个孔，并具有沿该单元的长度延伸的五个沟槽，所述沟槽与所述五边形图案的相邻孔等距设置。
本发明进一步提供了使用包括该催化剂单元的催化剂的催化方法，通过将反应混合物，优选气态反应混合物，与该催化剂在实现催化反应的条件下接触而进行。
申请人发现5孔五叶(pentalobal)催化剂单元与之前的催化剂单元相比提供了更高的几何表面积和强度。
对于大多数催化用途，C优选在2-25mm范围内，D优选在4-40mm范围内。
该催化剂单元可以是平顶的或具有圆顶端。优选地，该圆柱体具有长度A和B的圆顶端。该圆柱体的一端或两端，优选两端都是圆顶的。A和B可以相同或不同。该催化剂单元的圆顶与圆柱体部分之比(即(A+B)/C)可以在0.10-0.40范围内。可替代地，该圆顶比可以在0.40-5.00范围内，以提供相对高度圆顶形的结构，其中在将该单元设置在填料床中时与现有技术结构相比该孔更可及。在这些实施方案中，优选(A+B)/C在0.4-3.00范围内。该圆顶端可以在横截面中形成圆或椭圆的段(segment)，适宜地具有R≥D/2的半径。
该催化剂单元的长径比，其可以定义为总长度除以直径，即C/D或在有圆顶端时的(A+B+C)/D，适宜地在0.5-2.0范围内。优选地，(A+B+C)/D在0.75-1.50范围内，因为这样降低了该单元堆叠的趋势，并同时提供了降低的破裂趋势。
该催化剂单元具有沿其长度轴向延伸通过其的五个孔。该孔应当适宜地关于该圆柱体的横截面对称设置，以使所得到的催化剂的强度最大化。申请人发现五边形图案与例如在具有中心孔的正方形图案中的5个孔相比使得所得到的颗粒的强度最大化。本发明的特征是该催化剂单元不具有中心孔。本发明的五边形图案不必是各侧边具有相等长度的正五边形，但其是优选的。因此在依照本发明的设置中有五个沟槽或通道，产生五个凸部，各自具有距相邻的沟槽或通道相等距离的孔。
该孔的横截面可以是圆形的，或者具有前述WO2004/014549中公开的多种横截面中的一种或多种。在优选实施方案中，所有孔的横截面都是圆形的，因为这样使得所得到的催化剂单元的强度最大化。
该孔可以具有相同尺寸或不同尺寸。优选孔具有圆形横截面且独立地具有在0.05D-0.5D，更优选0.1D-0.3D的范围内的直径d’。
该催化剂单元具有五个沿其长度延伸的沟槽。优选地，该沟槽是直的且沿该催化剂单元的外部轴向长度延伸，因为这样使制备简化。该沟槽的型状可以是半圆形的、椭圆形的、U型的、V型的、II型的或这些的组合。
该沟槽或通道是对称设置的，使得其与所述五边形图案的相邻孔等距，即各沟槽的中心与两个相邻孔的中心形成了对称三角形。在该孔以正五边形设置时，所有沟槽在该催化剂单元外周周围等距设置。在该沟槽是半圆形或椭圆形时，其可以独立地具有在0.05D-0.5D，优选0.1D-0.333D的范围内的直径d”、宽度或深度。
申请人发现将总沟槽宽度(即组合开口)限制到≤该单元圆周的35％(即≤0.35(πD))是适宜的，因为这样防止了催化剂床中相邻单元的不期望的咬合。咬合能够降低流速而且能够由于杠杆作用产生破裂的催化剂。
为了有助于该制备方法，可以设置一个或两个圆顶端以在该成型单元的圆柱形部分的一端或两端上提供凸缘。该凸缘的宽度w’适宜地在0.2-2.0mm范围内。
该催化剂单元可以由包含一种或多种催化活性金属的粉末状组合物制成，由此直接生成该催化剂，或者也可以由一种或多种粉末状催化剂载体材料制成，然后将所得到的单元进行处理，例如通过用一种或多种金属化合物浸渍或沉积以生成该催化剂。
可以使用粉末状金属、金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属碱式碳酸盐或其混合物制备该催化剂单元。
包含催化活性金属的粉末状组合物可以通过将各金属氧化物、碳酸盐、氢氧化物或碱式碳酸盐混合而制备，或者可以通过已知的沉淀技术制备，由此例如使用碱沉淀剂沉淀出可溶盐的混合物并将其干燥和非必要地煅烧。
优选的催化剂载体材料选自：粉末状的氧化铝、氧化钛、氧化锆、金属铝酸盐或其混合物，其可以包含一种或多种稳定化合物，例如氧化镧、二氧化硅和氧化钾。用这些制备的催化剂单元可以称作成型的催化剂载体单元，因此最终的催化剂将进一步包括已经浸渍到所述成型的催化剂载体单元中和/或沉积在其上的一种或多种金属化合物。
该催化剂单元优选包括一种或多种选自以下的金属：Na、K、Mg、Ca、Ba、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Sn、Sb、La、Hf、W、Re、Ir、Pt、Au、Pb或Ce。
该催化剂单元可以使用任意已知的催化剂配制剂使用已有方法制备。
在一种实施方案中，该催化剂单元包括一种或多种过渡金属，例如镍、钴、铁或铜，和/或一种或多种贵金属，例如铂、钯、铑、铱或钌，其以金属、氧化物、氢氧化物、碳酸盐或碱式碳酸盐的形式存在。
在可替代的实施方案中，该催化剂单元包括一种或多种过渡金属，例如镍、铜、钴或铁，和/或贵金属，例如铂、钯、铑、铱或钌，其已经浸渍在耐火催化剂载体材料(例如氧化铝、铝酸钙、铝酸镁或氧化锆基成型催化剂载体单元)中或沉积在其上。
在该催化剂中的过渡金属和贵金属含量可以为至多85wt％，但优选在1-60wt％范围内。
造粒是本发明优选的制备方法。因此该催化剂单元的制备方法可以包括以下步骤：(i)将粉末材料，非必要地与造粒助剂或润滑剂(例如石墨或硬脂酸镁)加料到造粒模具中，(ii)压制该粉末以形成成型单元，和然后(iii)非必要地加热该成型单元以形成催化剂单元。可以进行可能包括煅烧的加热步骤，以提高该催化剂单元的强度。
该粉末材料可以包括还原和/或氧化形式的一种或多种催化活性的金属，或者可以是催化剂载体材料，在这种情况中，最终的催化剂可以通过将金属化合物浸渍到该成型的催化剂载体单元中和/或将金属化合物沉积在其上的单独步骤制备。为了实现如此，可以应用已知技术。例如，在一种实施方案中，可以将硝酸镍的溶液浸渍到该成型的催化剂载体单元中，干燥并煅烧以使该硝酸镍分解，由此形成含氧化镍的催化剂。可替代地，该粉末状材料可以是包括已经经过干燥和非必要的煅烧和/或还原和钝化的一种或多种催化金属的沉淀组合物。
也可以使用可替代的制备方法，例如注模，或者也可以是挤出以形成成型的挤出物然后在该挤出物上形成圆顶的两步工序。
包含催化金属化合物的催化剂单元可以经过各种处理，例如用含氢气和/或一氧化碳的气流还原，或硫化(例如用硫化氢)，以使其在使用中具有活性。该后处理可以在异位或原位进行，即在装设到使用其的反应器中之前或之后进行。
依照本发明制备的催化剂单元可以应用于任意非均相催化方法，但优选应用于固定床方法，更优选应用于使用气态反应物的固定床方法。因此该催化方法包括：将反应物混合物(优选气态反应物混合物)与该催化剂在实现该催化反应的条件下接触。该催化方法可以选自加氢处理(例如加氢脱硫、加氢)；蒸汽重整(包括预重整、催化蒸汽重整、自热重整和二段转化和用于直接还原铁的重整方法)、催化部分氧化、水煤气变换(包括等温变换、酸变换、低温变换、中间温变换、中温变换和高温变换反应)、甲烷化、通过费托反应的烃合成、甲醇合成、氨合成、氨氧化和一氧化二氮分解反应。该催化剂单元也可以用于从污染的气体或液体流体流中回收重金属(例如汞和砷)。
优选用途是烃的催化蒸汽重整，其中烃(例如天然气或石脑油)与蒸汽混合并在升高的温度和压力通过设置在多个外加热催化剂管中的典型地包括在耐火载体上的Ni或另一VIII族金属的催化剂单元的床。另一种优选应用是自热重整和二段转化，其中含烃气体混合物经过用氧气或空气的部分氧化然后所得到的经加热和部分氧化的气体混合物通过再次典型地包括在耐火载体上的Ni或另一VIII族金属的蒸汽重整催化剂的固定床。
附图说明
参照附图描述本发明，其中：
图1是描绘依照本发明的催化剂单元的侧视图，和
图2是显示图1的催化剂单元的顶部的端视图。
图3是依照本发明的催化剂单元和对比催化剂单元的等容(isometric)图。
图1和2共同描绘了圆柱体12形状的催化剂单元10，具有长度C和直径D，其具有五个对称设置的延伸通过其的圆形横截面的孔14。五个孔的中心形成了近似五边形的图案。四个孔各自的直径(d’)约为0.17D。该圆柱体12具有长度A和B的圆顶端16、18，在横截面中形成段(segment)。A和B相同。(A+B+C)/D约为1.04。(A+B)/C约为0.34。该催化剂单元具有五个沿其长度延伸且在该单元外周周围等距设置的直沟槽20。该沟槽20与相邻孔14等距设置。该沟槽都是大致半圆形的，且具有约0.17D的直径(d”)。该单元具有该圆顶端16、18与该圆柱形部分12相连接的凸缘22。
图3显示了依照本发明的5孔催化剂单元(5H-P)和非依照本发明的替代的单元(5H-Q)。在5H-Q中，五个孔设置为具有中心孔的正方形，因此该单元仅具有4个沟槽。在两种情形中，(A+B+C)/D都等于1.25。
具体实施方式
进一步参照以下实施例描述本发明。
实施例1
基于对图3中所示的颗粒的计算研究，下面给出了由相同材料制备的5H-P(依照本发明)和5H-Q(未依照本发明)的性质的计算值。
  性质   5H-Q   5H-P
  A mm   1.0   1.0
  B mm   1.0   1.0
  C mm   18.0   18.0
  D mm   16.0   16.0
  沟槽宽度/深度mm   4.0/4.0   3.5/2.5
  孔直径(d’)mm   4.0   3.8
  结果   5H-Q   5H-P
  几何表面积(m2/m3)   368.2   379.3
  空隙度   109.1   109.2
  当量直径(mm)   5.24   5.18
  强度   130   154
在依照本发明的设计中GSA略有提高而强度显著提高。

Claims (19)

1.催化剂单元，包括具有长度C和直径D的圆柱体，其中所述单元具有以五边形图案设置的沿纵向延伸通过其的五个孔，并具有沿该单元的长度延伸的五个沟槽，所述沟槽与所述五边形图案的相邻孔等距设置。
2.权利要求1的催化剂单元，其中该圆柱体具有长度A和B的圆顶端。
3.权利要求2的催化剂单元，其中长度C的圆柱体具有圆顶端，且(A+B)/C在0.10-5.00范围内。
4.权利要求1-3中任一项的催化剂单元，其中该单元的长径比在0.5-2.00范围内。
5.权利要求1-4中任一项的催化剂单元，其中该孔具有圆形横截面，且独立地具有在0.05D-0.5D范围内的直径d’。
6.权利要求1-5中任一项的催化剂单元，其中该沟槽是半圆形或椭圆形的，且独立地具有在0.05D-0.5D范围内的直径d”、宽度或深度。
7.权利要求1-6中任一项的催化剂单元，其中总沟槽宽度≤该单元圆周的35％。
8.权利要求1-7中任一项的催化剂单元，其中设置一个或两个圆顶端以在该圆柱体的一端或两端上提供凸缘。
9.权利要求1-8中任一项的催化剂单元，包括金属或选自金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属碱式碳酸盐或其混合物的金属化合物。
10.权利要求9的催化剂单元，其中该金属或金属化合物包括选自以下的一种或多种金属：Na、K、Mg、Ca、Ba、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Sn、Sb、La、Hf、W、Re、Ir、Pt、Au、Pb或Ce。
11.权利要求1-10中任一项的催化剂单元，包括氧化铝、氧化钛、氧化锆或金属铝酸盐或其混合物。
12.权利要求1-11中任一项的催化剂单元，包含一种或多种已经浸渍到所述单元中和/或沉积在所述单元上的金属化合物。
13.权利要求12的催化剂单元，其中该金属化合物包括一种或多种选自以下的金属：Na、K、Mg、Ca、Ba、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Sn、Sb、La、Hf、W、Re、Ir、Pt、Au、Pb或Ce。
14.权利要求1-13中任一项的催化剂单元的制备方法，包括以下步骤：(i)将粉末材料，非必要地与造粒助剂一起加料到造粒模具中，(ii)压制该粉末以形成成型单元，和然后(iii)非必要地加热该成型单元以形成催化剂单元，所述模具的形状使得该催化剂单元是具有长度C和直径D的圆柱体形状，且所述单元具有以五边形图案设置的沿纵向延伸通过其的五个孔，并具有沿该单元的长度延伸的五个沟槽，所述沟槽与所述五边形图案的相邻孔等距设置。
15.权利要求14的方法，其中该粉末材料是包括一种或多种催化金属的沉淀组合物，其已经经过干燥和非必要的煅烧和/或还原和钝化。
16.权利要求14的方法，其中该粉末材料是催化剂载体材料。
17.权利要求16的方法，其中该方法进一步包括通过用一种或多种金属化合物浸渍或沉积而处理所得到的单元的步骤。
18.使用权利要求1-13中任一项的或权利要求14-17中任一项制备的催化剂单元的催化方法，包括将反应混合物与催化剂单元在实现该催化反应的条件下接触。
19.权利要求18的催化方法，选自以下：加氢处理，包括加氢脱硫、加氢；蒸汽重整，包括预重整、催化蒸汽重整、自热重整和二段转化和用于直接还原铁的重整方法；催化部分氧化；水煤气变换，包括等温变换、酸变换、低温变换、中间温变换、中温变换和高温变换反应；甲烷化；通过费托反应的烃合成；甲醇合成；氨合成；氨氧化和一氧化二氮分解反应，或用于从污染的气体或液体流体流中回收重金属，例如汞和砷。
CN2009801354532A 2008-09-12 2009-08-24 成型的非均相催化剂 Active CN102149464B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0816705.8A GB0816705D0 (en) 2008-09-12 2008-09-12 Shaped heterogeneous catalysts
GB0816705.8 2008-09-12
PCT/GB2009/051052 WO2010029324A1 (en) 2008-09-12 2009-08-24 Shaped heterogeneous catalysts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102149464A true CN102149464A (zh) 2011-08-10
CN102149464B CN102149464B (zh) 2013-12-25

Family

ID=39930056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801354532A Active CN102149464B (zh) 2008-09-12 2009-08-24 成型的非均相催化剂

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8563460B2 (zh)
EP (1) EP2342014B1 (zh)
JP (1) JP5584218B2 (zh)
KR (1) KR101595599B1 (zh)
CN (1) CN102149464B (zh)
BR (1) BRPI0918781A2 (zh)
DK (1) DK2342014T3 (zh)
GB (1) GB0816705D0 (zh)
PL (1) PL2342014T3 (zh)
RU (1) RU2488444C2 (zh)
WO (1) WO2010029324A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104624246A (zh) * 2013-11-13 2015-05-20 中国石油化工股份有限公司 用于银催化剂的氧化铝载体及催化剂
CN106118768A (zh) * 2016-06-22 2016-11-16 刘世超 一种安全型合成氢燃料
CN107530696A (zh) * 2015-04-14 2018-01-02 庄信万丰股份有限公司 成型的催化剂颗粒
CN109225250A (zh) * 2018-09-19 2019-01-18 成都理工大学 一种乙酸自热重整制氢的镍铬锰介孔复合氧化物催化剂
CN110636900A (zh) * 2017-05-15 2019-12-31 科学设计有限公司 具有增强的抗压碎强度的多孔体
CN115362020A (zh) * 2020-04-01 2022-11-18 住友化学株式会社 成形催化剂和卤素的制造方法

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0907539D0 (en) 2009-05-01 2009-06-10 Johnson Matthey Plc Catalyst preparation method
GB201014950D0 (en) 2010-09-08 2010-10-20 Johnson Matthey Plc Catalyst manufacturing method
GB201018152D0 (en) 2010-10-27 2010-12-08 Johnson Matthey Plc Catalyst preparation method
US8871677B2 (en) * 2010-12-29 2014-10-28 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Multi-lobed porous ceramic body and process for making the same
EP2602024A1 (en) 2011-12-08 2013-06-12 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Catalytic architecture with high S/V ratio, low DP and high void fraction for industrial applications
CN103691459B (zh) * 2012-09-27 2016-06-29 陈怀超 水蒸汽裂解催化剂及其制法和水蒸汽裂解氢燃烧方法
US9499403B2 (en) * 2013-07-10 2016-11-22 Saudi Arabian Oil Company Catalyst and process for thermo-neutral reforming of liquid hydrocarbons
GB201403787D0 (en) 2014-03-04 2014-04-16 Johnson Matthey Plc Steam reforming
GB201403788D0 (en) 2014-03-04 2014-04-16 Johnson Matthey Plc Catalyst arrangement
TWI534131B (zh) 2014-11-27 2016-05-21 財團法人工業技術研究院 氫化４，４’－二胺基二苯甲烷的觸媒與方法
US10112830B2 (en) 2014-12-08 2018-10-30 Clariant Corporation Shaped catalyst for sour gas shift reactions and methods for using them
US20170361312A1 (en) * 2014-12-16 2017-12-21 Sabic Global Technologies B.V. Engineered inert media for use in fixed bed dehydrogenation reactors
WO2017065970A1 (en) * 2015-10-15 2017-04-20 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Catalyst carrier
GB201519139D0 (en) 2015-10-29 2015-12-16 Johnson Matthey Plc Process
GB201519133D0 (en) * 2015-10-29 2015-12-16 Johnson Matthey Plc Process
CN106622268B (zh) * 2015-10-29 2019-04-16 中国石油化工股份有限公司 一种浆态床加氢催化剂及其制备方法
US10807866B2 (en) 2015-10-29 2020-10-20 Johnson Matthey Public Limited Company Water-gas shift catalyst
GB201603298D0 (en) * 2016-02-25 2016-04-13 Johnson Matthey Plc Process
WO2019050335A1 (ko) * 2017-09-07 2019-03-14 한국화학연구원 니켈계 촉매 및 이를 이용한 합성가스 제조 시스템
KR102212842B1 (ko) * 2017-09-07 2021-02-05 한국화학연구원 알칼리 처리된 니켈계 촉매 및 이의 제조방법
EP3762144A1 (en) 2018-03-07 2021-01-13 Basf Se Shaped catalyst body in the form of tetralobes of uniform wall thickness
EP3762145A1 (en) 2018-03-07 2021-01-13 Basf Se Shaped catalytic body in the form of a tetralobe with central passage
EP3569308A1 (de) 2018-05-18 2019-11-20 Basf Se Formkörper in form von multiloben
WO2020120078A1 (en) * 2018-12-12 2020-06-18 Haldor Topsøe A/S Catalyst particle shape
GB201907062D0 (en) 2019-05-20 2019-07-03 Johnson Matthey Plc Catalyst preparation method
KR20230043859A (ko) 2020-07-29 2023-03-31 바스프 에스이 솔리드 성형체 및 상기 솔리드 성형체의 용도
US20230278021A1 (en) 2020-07-29 2023-09-07 Basf Se Solid shaped body and use of the solid shaped body
CN112354531B (zh) * 2020-10-27 2023-04-28 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种高热稳定性的耐硫甲烷化催化剂及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2408164A (en) * 1942-04-25 1946-09-24 Phillips Petroleum Co Catalyst preparation
US5371277A (en) * 1990-07-03 1994-12-06 Kuraray Co., Ltd. Carrier, catalyst and process for producing unsaturated ester
US20040043900A1 (en) * 2002-08-12 2004-03-04 Combs Glenn A. Heterogeneous gaseous chemical reactor catalyst

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2212932A (en) * 1938-10-28 1940-08-27 Fairlie Andrew Miller Filling material for reaction spaces
US2684922A (en) * 1950-05-06 1954-07-27 Reynolds Metals Co Method of making planographic printing sheets
GB893987A (en) 1958-11-07 1962-04-18 Napier & Son Ltd Catalysts for decomposing hydrogen peroxide
US3764565A (en) 1970-03-09 1973-10-09 Standard Oil Co Catalyst for hydrocracking a resid hydrocarbon
SU957948A1 (ru) 1980-08-29 1982-09-15 Предприятие П/Я Р-6603 Носитель дл катализатора конверсии метана
US4328130A (en) 1980-10-22 1982-05-04 Chevron Research Company Shaped channeled catalyst
BE886363A (fr) * 1980-11-26 1981-03-16 Catalysts & Chem Europ Catalyseurs de reformage et leur utilisation
US4394303A (en) 1981-05-12 1983-07-19 Chevron Research Company Large pore shaped hydroprocessing catalysts
EP0082831A3 (en) * 1981-11-24 1984-01-04 Catalysts and Chemical Europe" Vanadium pentoxide catalysts and use thereof
US4441990A (en) 1982-05-28 1984-04-10 Mobil Oil Corporation Hollow shaped catalytic extrudates
DE3221582A1 (de) 1982-06-08 1983-12-08 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Katalysator zur konvertierung schwefelhaltiger gase
US4517077A (en) 1983-11-14 1985-05-14 Katalco Corporation Shaped catalyst particle for use in hydroprocessing of petroleum oils
DE3445289A1 (de) 1984-12-12 1986-06-19 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Geformter katalysator fuer heterogen katalysierte reaktionen
NZ217874A (en) * 1985-10-25 1989-01-27 Mobil Oil Corp Quadrulobe catalysts
ATE174583T1 (de) 1991-07-08 1999-01-15 Huntsman Spec Chem Corp Verfahren zur herstellung von maleinate mit hoher produktivität
IT1256156B (it) 1992-10-06 1995-11-29 Montecatini Tecnologie Srl Catalizzatore in granuli particolarmente per la deidrogenazione ossidativa di metanolo a formaldeide
JP3592051B2 (ja) 1997-10-03 2004-11-24 任天堂株式会社 歩数計
DE19819882A1 (de) * 1998-04-27 1999-10-28 Basf Ag Verfahren zur katalytischen Zersetzung von N2O
CN2388204Y (zh) 1998-07-07 2000-07-19 江西省萍乡市化工填料(集团)公司 一种多叶型凹凸椭球状孔式催化剂
EP0998976A1 (en) 1998-11-04 2000-05-10 Engelhard Corporation Star shaped alumina extrudates and catalyst based thereon
DE10009017A1 (de) 2000-02-25 2001-09-06 Basf Ag Geformte Katalysatoren
CA2374950C (en) * 2000-05-15 2008-07-08 W.C. Heraeus Gmbh & Co. Kg Method and device for the reduction of nitrogen protoxide
DE10053494A1 (de) * 2000-10-27 2002-05-02 Basf Ag Katalysator und Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid
DE10101695A1 (de) * 2001-01-15 2002-07-18 Basf Ag Verfahren zur heterogen katalysierten Gasphasenpartialoxidation von Vorläuferverbindungen der (Meth)acrylsäure
WO2002087756A1 (fr) 2001-04-26 2002-11-07 INSTITUT KATALZA IMENI G.K. BORESKOVA Sibirskogo otdeleniya Rossiiskoi Akademii nauk Catalyseur et procede de fabrication d'un gaz de synthese par la conversion d'hydrocarbures en phase vapeur
DE60202078T2 (de) * 2001-08-01 2005-12-01 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Geformte dreilappige teilchen
US20050202966A1 (en) * 2004-03-11 2005-09-15 W.C. Heraeus Gmbh Catalyst for the decomposition of N2O in the Ostwald process
CN2686721Y (zh) 2004-03-17 2005-03-23 张强 一种多孔催化剂载体
CN2684922Y (zh) 2004-03-25 2005-03-16 翁子斌 空心形水煤气变换催化剂
EP1602408A3 (en) * 2004-06-03 2006-03-01 Rohm and Haas Company Activated ignition promoters for metal catalyzed reactions
DE102005019596A1 (de) 2005-04-27 2006-11-02 Süd-Chemie AG Katalysatorträger
EP1792651A1 (de) 2005-11-23 2007-06-06 Süd-Chemie Ag Schalenkatalysator, insbesondere zur Oxidation von Methanol zu Formaldehyd sowie Verfahren zu dessen Herstellung
WO2008087149A1 (en) 2007-01-18 2008-07-24 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Catalyst, catalyst precursor, catalyst carrier, preparation and use of thereof in fischer-tropsch synthesis
US8871677B2 (en) * 2010-12-29 2014-10-28 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Multi-lobed porous ceramic body and process for making the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2408164A (en) * 1942-04-25 1946-09-24 Phillips Petroleum Co Catalyst preparation
US5371277A (en) * 1990-07-03 1994-12-06 Kuraray Co., Ltd. Carrier, catalyst and process for producing unsaturated ester
US20040043900A1 (en) * 2002-08-12 2004-03-04 Combs Glenn A. Heterogeneous gaseous chemical reactor catalyst

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104624246A (zh) * 2013-11-13 2015-05-20 中国石油化工股份有限公司 用于银催化剂的氧化铝载体及催化剂
CN107530696A (zh) * 2015-04-14 2018-01-02 庄信万丰股份有限公司 成型的催化剂颗粒
CN106118768A (zh) * 2016-06-22 2016-11-16 刘世超 一种安全型合成氢燃料
CN106118768B (zh) * 2016-06-22 2019-02-12 河南格揽环保科技有限公司 一种安全型合成氢燃料
CN110636900A (zh) * 2017-05-15 2019-12-31 科学设计有限公司 具有增强的抗压碎强度的多孔体
CN110636900B (zh) * 2017-05-15 2022-09-02 科学设计有限公司 具有增强的抗压碎强度的多孔体
CN109225250A (zh) * 2018-09-19 2019-01-18 成都理工大学 一种乙酸自热重整制氢的镍铬锰介孔复合氧化物催化剂
CN115362020A (zh) * 2020-04-01 2022-11-18 住友化学株式会社 成形催化剂和卤素的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US8563460B2 (en) 2013-10-22
CN102149464B (zh) 2013-12-25
EP2342014B1 (en) 2016-07-27
KR101595599B1 (ko) 2016-02-18
RU2011114154A (ru) 2012-10-20
EP2342014A1 (en) 2011-07-13
DK2342014T3 (en) 2016-11-28
JP2012501844A (ja) 2012-01-26
US20110172086A1 (en) 2011-07-14
JP5584218B2 (ja) 2014-09-03
WO2010029324A1 (en) 2010-03-18
RU2488444C2 (ru) 2013-07-27
PL2342014T3 (pl) 2017-09-29
KR20110057228A (ko) 2011-05-31
GB0816705D0 (en) 2008-10-22
BRPI0918781A2 (pt) 2015-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102149464B (zh) 成型的非均相催化剂
CN102149465B (zh) 成型的非均相催化剂
CN102149466B (zh) 成型异相催化剂
JP5531615B2 (ja) 炭化水素を分解する触媒
US20230242398A1 (en) Steam reforming

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant